10-2.Transmission of Heat
medium

એક નળાકાર ધાતુનો સળિયો જેના બે છેડા બે ઉષ્મા સ્થાનો સાથે ઉષ્મિય સંપર્કમાં રાખતા તેમાંથી $t$ સમયમાં $Q$ ઉષ્મા પસાર થાય છે. આ સળિયાને પિગાળીને તેમાંથી મૂળ સળિયા કરતાં અડધી ત્રિજયાનો નવો સળિયો બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે આ નવા સળિયાના છેડાને બે ઉષ્મા સ્થાનો સાથે ઉષ્મિય સંપર્કમાં રાખવામાં આવે, તો આ નવા સળિયા દ્વારા $t$ સમયમાં પસાર થતી ઉષ્મા કેટલી હશે?

A

$\frac{Q}{4}\;$

B

$\;\frac{Q}{{16}}$

C

$\;2Q$

D

$\;\frac{Q}{2}$

(AIPMT-2010)

Solution

The amount of heat flows in time $t$ through a cylindrical metallic rod of length $L$ and uniform area of $cross-section\,A(=\pi\,R^2)$ with its ends maintained at temperatures $T_1$ and $T_2$ $(T_1>T_2)$ is given by

$Q = \frac{{KA\left( {{T_1} – {T_2}} \right)t}}{L}$                          $,,,(i)$

Where $K$ is the thermal conductivity of the material of the rod.

Area of $cross-section$ of new rod

$A' = \pi {\left( {\frac{R}{2}} \right)^2} = \frac{{\pi {R^2}}}{4} = \frac{A}{4}$                 $…(ii)$

As the volume of the rod remains unchanged

$\therefore AL = A'L'$

Where $L'$ is the length the new rod

$or\,\,\,\,L' = L\frac{A}{{A'}}$                           $,,,(iii)$

$ = 4L$                                                     $(Using (ii))$

Now, the amount of heat flows in same time $t$ in the new rod with its ends maintained at the same temperatures $T_1$ and $T_2$ is given by

$Q' = \frac{{KA'\left( {{T_1} – {T_2}} \right)t}}{{L'}}$                   $…(iv)$

Substituting the values of $A'$ and $L'$ from equations $(ii)$ and $(iii)$ in the above equation, we get

$Q' = \frac{{K\left( {A/4} \right)\left( {{T_1} – {T_2}} \right)t}}{4L}$

$ = \frac{1}{{16}}\frac{{KA\left( {{T_1} – {T_2}} \right)t}}{L} = \frac{1}{{16}}Q$

Standard 11
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.